Reingeniería del banco de control de procesos usando el PLC SIEMENS S7-313C 2DP y el SCADA WINCC

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE ELÉCTRICA 
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA 
 
 
 
 
 
 
REINGENIERÍA DEL BANCO DE CONTROL DE PROCESOS USANDO EL 
PLC SIEMENS S7-313C 2DP Y EL SCADA WINCC CASO DE ESTUDIO: 
LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL II 
 
 
 
 
 
VERONICA D. MONASTERIO S. 
JOSEPH A. BURGOS B. 
 
 
BARBULA, JUNIO DE 2012. 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE CARABOBO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE ELÉCTRICA 
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA 
 
 
REINGENIERÍA DEL BANCO DE CONTROL DE PROCESOS USANDO EL 
PLC SIEMENS S7-313C 2DP Y EL SCADA WINCC CASO DE ESTUDIO: 
LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL II 
 
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE 
UNIVERSIDAD DE CARABOBO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO 
ELECTRICISTA 
 
 
 
Autores: 
Verónica d. Monasterio S. 
Joseph A. Burgos B. 
Tutor: 
Andrés Simone. 
BARBULA, JUNIO DE 2012. 
CERTIFICADO DE APROBACIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE CARABOBO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE ELÉCTRICA 
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA 
 
Los abajo firmantes, miembros del jurado asignado para evaluar el trabajo 
especial de grado titulado “REINGENIERÍA DEL BANCO DE CONTROL DE 
PROCESOS USANDO EL PLC SIEMENS S7-313C 2DP Y EL SCADA WINCC 
CASO DE ESTUDIO: LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL 
II”, realizado por los bachilleres: Monasterio Sosa Verónica de Jesús, C.I: 18.532.427, 
y Burgos Bolívar Joseph Alexander, C.I: 18.254.924, hacemos constar que hemos 
revisado y aprobado dicho trabajo. 
 
 
 
_______________________ 
Prof. Andrés Simone. 
TUTOR 
 
 
 
 
 _______________________ _______________________ 
Prof. Norma Vargas. Prof. Ander Miranda. 
JURADO JURADO 
 
Bárbula, Julio de 2.012. 
 
 
 
DEDICATORIA. 
 
 
 
DEDICATORIA. 
 
 Este trabajo se lo dedico principalmente a Dios y a la virgen por darme la salud y la 
sabiduría necesaria para cumplir esta meta. 
 A mi familia padres y hermano que me acompañaron a lo largo del camino, 
brindándome la fuerza necesaria para continuar y momentos de ánimo así mismo 
ayudándome en lo que fuera posible, dándome consejos y orientación. 
 A mi compañera de tesis por todo su apoyo y compresión que me brindo durante 
todo el desarrollo de este trabajo. 
Joseph Burgos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
DEDICATORIA. 
 
 
 
DEDICATORIA. 
 
 A Dios y la Virgen de Guadalupe por darme siempre la fortaleza necesaria para 
seguir adelante. 
 Especialmente a mi mamá y mi papá, por su gran esfuerzo y dedicación, por 
guiarme en cada paso de mi vida, hasta llegar aquí, por darme todo el apoyo, esta meta 
alcanzada es para ustedes. 
 A mi tía Yaiza, por ser otra madre para mí, por estar siempre ahí cuando te necesito 
y por todo el cariño que me das. 
 A mis hermanos, tías, tíos, primos, sobrinos, y todos los familiares que han estado a 
mi lado contribuyendo de alguna manera u otra. 
 A mi compañero de tesis, por su dedicación y apoyo, por estar a mi lado 
solventando todo las cosas que se presentaron durante el desarrollo de este trabajo. 
 
Verónica Monasterio. 
 
v 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS. 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS. 
 
 
 Primeramente a Dios y a la Virgen por darnos vida y salud y guiarnos en todo 
momento de nuestras vidas. 
 
 A nuestros padres y familiares por el apoyo incondcional a lo largo de toda nuestra 
vida y en especial durante el transcurso de la carrera, gracias por confiar en nosotros e 
inculcarnos valores y principios que nos permitieron alcanzar con éxito la meta. 
 
 A la Universidad de Carabobo por formarnos como profesionales. 
 
 A nuestro tutor, Prof. Andres Simone y a las profesoras Aida Perez y Oriana Barrios 
por su apoyo incondicional, por la incontables veces que nos ofrecieron su ayuda, y por el 
cariño que nos brindaron, son ejemplo de dedicacion como docentes, que Dios los bendiga. 
 
 A Rously Testa y Frederick Montañez por su ayuda y colaboración en todo momento, 
y por su disposición y amabilidad para con nosotros. 
 
 A nuestros compañeros de estudio, Duviana, la gorda (Zorayveth), la enana (Maru), el 
negro (Jorge), Nohe, Dexa, Andrés y todos aquelos que de una u otra forma colaborarón 
con nosotros en este proyecto, y fueron parte del desarrollo de nuestra carrera, los queremos 
mucho. 
 
 A todos muchas gracias…. 
vi 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
INTRODUCCIÓN. 
El siguiente trabajo especial de grado está basado en la reingeniería del banco de 
control de procesos, el cual surgió debido a la necesidad existente del departamento de 
Sistemas y Automática de la Universidad de Carabobo, de reforzar cada día el sistema de 
enseñanza aprendizaje. El banco de control de procesos, está conformado por cinco 
tanques, cuatro de ellos rectangulares y uno esférico. El sistema de tuberías que posee, está 
integrado por válvulas de paso manuales, resistente a altas temperaturas. También posee 
seis sensores de nivel capacitivos, para detección del nivel alto y bajo de los tanques, un 
transmisor de presión diferencial igualmente para detectar a través de él, el nivel de liquido, 
un detector termoresistivo (RTD) de tipo Pt100, para la medición de temperatura, 3 bombas 
centrifugas, y un calefactor. 
 En la actualidad, debido a diversos factores, principalmente el tiempo y la vida útil 
de los equipos, el mencionado banco, no se encuentra en optimas condiciones, es por esto 
que surge la necesidad de realizar una reingeniería del banco, que permita poner en 
operatividad cada una de las partes que lo integran, para fortalecer así el proceso de 
aprendizaje de los estudiantes. Se ha organizado la presentación de este trabajo especial de 
grado en cinco capítulos que se describen brevemente a continuación. 
En el capítulo I, se describe el banco de control de procesos, su ubicación y partes 
que lo conforman. También se detallan cada uno de los problemas que presenta, los 
objetivos que se deben llevar a cabo para cumplir satisfactoriamente esta propuesta, así 
como el alance y la justificación del trabajo especial de grado. 
En el capítulo II, se presentan los trabajos que anteceden a este proyecto, las bases 
teóricas que se deben tener en cuenta para el diseño y elaboración de la automatización con 
un controlador lógico programable, y la información básica y necesaria de los dispositivos 
como, sensores, bombas, y demás elementos que conforman el banco. 
xxi 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
En el capítulo III, se determina el tipo de investigación realizada para llevar a cabo 
este proyecto, también se describen las fases metodológicas que se siguieron para la 
elaboración de cada uno de los objetivos propuestos. 
En el capítulo IV, se realizó el marco operacional, donde se explica detalladamente 
la parte de los objetivos planteados (capítulo I), correspondientes a la reingeniería del 
banco. Aquí se encuentra documentada cada una de las mejoras implementadas al banco, 
tanto la desincorporación de las partes reemplazadas, como la implantación de los nuevos 
elementos. Se muestran los criterios tomados, para la selección de esos elementos. Y 
finalmente el aspecto final del banco de control de procesos después de haber desarrollado 
los objetivos. 
El capitulo V, es un compendio de prácticas, en el se encuentra el diseño, desarrollo 
y programación de las mismas, haciendo uso del autómata programable Siemens S7-313C 
2DP, el SCADA Wincc y el simulador S7-PLC Sim. También se encuentra una explicación 
detallada de cómo elaborar la programación y animación de los objetos del SCADA. 
Finalmente se realizaron las conclusiones de cada una de las etapas cubiertas para 
lograr el desarrollo de este trabajo especial de grado, y las recomendaciones necesarias para 
el buen funcionamiento del banco de control de procesos. 
xxii 
 
 
 
 
 ÍNDICE GENERAL. 
 
ÍNDICE GENERAL. 
Pág.PORTADA……………………………………………………………………………….I 
PÁGINA DE TÍTULO…………………………………………………………………..II 
CERTIFICADO DE APROBACIÓN……………………………………………….…III 
DEDICATORIA………………………………………………………………………..IV 
AGRADECIMIENTO………………………………………………………………….VI 
ÍNDICE GENERAL………………………………………………………………..…VII 
ÍNDICE DE CONTENIDO………………………………………………………..…VIII 
ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………..….XIII 
ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………………...XVIII 
RESUMEN…………………………………………………………………………...XIX 
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………XXI 
CAPÍTULO I………………………………………………………………………….…1 
CAPÍTULO II…………………………………………………………………………....5 
CAPÍTULO III…………………………………………………………………………61 
CAPÍTULO IV…………………………………………………………………………64 
CAPÍTULO V…………………………………………………………………………..96 
CONCLUSIONES………………………………………………………………….…174 
RECOMENDACIONES…………………………………………………………...…176 
BIBILIOGRAFIA…………………………………………………………………..…177 
ANEXOS……………………………………………………………………………...180 
vii 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
viii 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
 
 
ix 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
 
 
x 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
 
 
xi 
 
 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO. 
 
 
 
 
xii 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
xiii 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
 
 
xiv 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
 
 
xv 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
 
 
xvi 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS. 
 
 
 
xvii 
 
 
 
 
 ÍNDICE DE TABLAS. 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS. 
 
 
xviii 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
 
 
RESUMEN 
 
REINGENIERÍA DEL BANCO DE CONTROL DE PROCESOS USANDO EL PLC 
SIEMENS S7-313C 2DP Y EL SCADA WINCC. CASO DE ESTUDIO: 
LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL II. 
 
 Este trabajo de grado plantea la reingeniería del banco de control de procesos, 
perteneciente al laboratorio de automatización industrial II de la facultad de ingeniería de la 
Universidad de Carabobo; el cual originalmente está conformado por tres estaciones, nivel, 
caudal y temperatura, que se conectan al computador a través del controlador lógico 
programable TSX Micro 3722. En la actualidad este banco no se encuentra en óptimas 
condiciones, debido a factores como: la falta de mantenimiento, la vida útil de los equipos, 
manipulaciones indebidas, la mala distribución de los componentes que conforman el 
banco, donde se observan elementos como el PLC expuesto entre tanques de agua, factores 
que han traído como consecuencia que no esté completamente operativo el banco, 
evidenciándose entre otras fallas que el tanque de la estación de temperatura esta 
desincorporado del proceso, a nivel de software resulta una limitante en las oportunidades 
de aprendizaje de los estudiantes, el no disponer de un simulador para el TSX Micro, 
haciendo obligatorio tener el PLC conectado para poder comprobar las prácticas de 
laboratorio. Por todo lo anteriormente expuesto, la presente investigación contempla como 
parte de la reingeniería, sustituir las tuberías, llaves y conexiones que conforman el banco, 
desincorporar el PLC Telemecanique TSX Micro, e incorporar una bornera, con la cual se 
pueda acceder a todas las variables que existen en el proceso, reemplazar el transmisor de 
presión diferencial, por un sensor de presión diferencial, que se adecua a los niveles de 
presión utilizados en los tanques del banco, igualmente plantea diseñar, desarrollar y 
simular un conjunto de prácticas haciendo uso del PLC Siemens S7-313C 2DP y el 
SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition - Control y Adquisición de Datos de 
xix 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
 
 
Supervisión) Wincc para su implementación en el banco de control de procesos con la 
finalidad de fortalecer el proceso de aprendizaje para los estudiantes, ya que con la 
incorporación del SCADA Wincc ya no será una limitante el tener el PLC conectado para 
poder comprobar un programa, bastará con que tengan en sus computadoras personales 
Step7 (para realizar la programación) y el simulador (para poder verificar su correcto 
funcionamiento) y de esta manera adquirir mayor destreza en la asignatura. 
Palabras clave: reingeniería, desarrollo, diseño, controlador, programación, SCADA. 
 
 
 
xx 
 
BIBLIOGRAFIA 
[1]. Barco, D. y Esquivel, J. [2005]. “REINGENIERIA DEL BANCO DIDACTICO 
DE CONTROL DE PROCESOS DE FESTO C.A”. Universidad de Carabobo. 
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MECANIZADO Y ESTAMPADO UTILIZANDO UNA RED DE PLCS SIEMENS 
S7-300, TELEMECANIQUE TSX-MICRO A TRAVÉS DEL SCADA INTOUCH 
PARA EL LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL II”. 
Universidad de Carabobo. 
[3] (en red) Disponible en: http://es.scribd.com/doc/53381010/8/MEDICION-DE-
NIVEL-DE-LIQUIDOS. Fecha de acceso: Mayo 2012. 
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[9] (en red) Disponible en: 
http://infoplc.net/files/documentacion/automatas/infoPLC_net_lenguajes_programacion
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[10] (en red) Disponible en: 
http://docseurope.origin.electrocomponents.com/webdocs/0abe/0900766b80abe794.pdf 
fecha de acceso: Mayo 2012. 
 
 
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http://iaci.unq.edu.ar/materias/laboratorio2/HMI%5CIntroduccion%20HMI.pdf fecha 
de acceso: Mayo 2012. 
 
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acceso: Mayo de 2012. 
 
[13] (en red) Disponible en: http://www.marcombo.com/Descargas/8426714188-
SCADA/CAP%C3%8DTULO%20I.pdf fecha de acceso: Mayo de 2012. 
 
177 
 
http://es.scribd.com/doc/53381010/8/MEDICION-DE-NIVEL-DE-LIQUIDOS
http://es.scribd.com/doc/53381010/8/MEDICION-DE-NIVEL-DE-LIQUIDOS
http://es.scribd.com/doc/39696156/Aplicaciones-de-Los-Sensores-Capacitivos
http://es.scribd.com/doc/39696156/Aplicaciones-de-Los-Sensores-Capacitivos
http://www.unet.edu.ve/%7Emaqflu/doc/LAB-1-95.htm
http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/industrial/sistemasinteligentes/UT3/UNI5200.pdf
http://galia.fc.uaslp.mx/%7Ecantocar/automatas/APUNTES_CURSO/CAPITUL3.PDF
http://infoplc.net/files/documentacion/automatas/infoPLC_net_lenguajes_programacion_V4.pdf
http://infoplc.net/files/documentacion/automatas/infoPLC_net_lenguajes_programacion_V4.pdf
http://docseurope.origin.electrocomponents.com/webdocs/0abe/0900766b80abe794.pdf
http://iaci.unq.edu.ar/materias/laboratorio2/HMI%5CIntroduccion%20HMI.pdf
http://www.galeon.com/hamd/pdf/scada.pdf
http://www.marcombo.com/Descargas/8426714188-SCADA/CAP%C3%8DTULO%20I.pdf
http://www.marcombo.com/Descargas/8426714188-SCADA/CAP%C3%8DTULO%20I.pdf
[14] Orellana, A. [2008] “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE 
ENTRENAMIENTO EN CONTROL DIFUSO UTILIZANDO 
FUZZYCONTROL++”. Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí-Ecuador. 
 
[15] Manual FESTO (en red) Disponible en: http://www.festo-
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804.pdf fecha de acceso: Junio 2012. 
 
[16] (en red) Disponible en: http://es.scribd.com/doc/85325668/42/Acionamento-da-
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[17] (en red) Disponible en: http://proyecto-internet.com/upel/index.html fecha de 
acceso: Junio 2012. 
 
[18] Manual PAVCO (en red) Disponible en: 
http://es.scribd.com/doc/31618876/Manual-Construccion-PAVCO fecha de acceso: 
Junio 2012. 
 
[19] De Conno, A. y Enriquez, A [2007]. “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN 
CONTROL ADAPTATIVO PARA UN TANQUE ESFÉRICO UTILIZANDO UN 
AUTÓMATA PROGRAMABLE”. Universidad de Carabobo. 
 
[20] (en red) Disponibleen: 
http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX10.pdf fecha de acceso: 
Junio 2012. 
 
 
178 
 
http://www.festo-didactic.com/ov3/media/customers/1100/mps_pa_es_colecci_n_de_hojas_de_datos_090804.pdf
http://www.festo-didactic.com/ov3/media/customers/1100/mps_pa_es_colecci_n_de_hojas_de_datos_090804.pdf
http://www.festo-didactic.com/ov3/media/customers/1100/mps_pa_es_colecci_n_de_hojas_de_datos_090804.pdf
http://es.scribd.com/doc/85325668/42/Acionamento-da-Bomba
http://es.scribd.com/doc/85325668/42/Acionamento-da-Bomba
http://proyecto-internet.com/upel/index.html
http://es.scribd.com/doc/31618876/Manual-Construccion-PAVCO
http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX10.pdf
 
 
 
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 
v 
 
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA. 
 
 En este capítulo se encuentra una descripción del banco de control de procesos, su 
ubicación, partes principales y la problemática que presenta, se definen también los 
objetivos que se deben llevar a cabo para culminar esta propuesta, la justificación de la 
investigación, y los alcances que tendrá. 
 
1.1. Planteamiento del problema. 
 Hoy en día el control de procesos y la automatización tienen un rol muy importante 
principalmente en la industria, ya que tienen relación directa con la competitividad entre las 
industrias; y debido al crecimiento acelerado de los sistemas industriales y de control hacen 
que las instituciones de educación superior, como lo es la Universidad de Carabobo, 
específicamente la escuela de ingeniería eléctrica, formen profesionales para desempeñarse 
a nivel táctico y operativo en lo concerniente a la tecnología eléctrica, y esté capacitado 
para formar parte de equipos multidisciplinarios, para la toma de decisiones en cuanto a la 
resolución de problemas, de diseño, operación y mantenimiento de sistemas e instalaciones 
eléctricas, para la dirección y coordinación de su adecuado montaje y funcionalidad. 
En el departamento de sistemas y automática de la escuela de ingeniería eléctrica de 
la Universidad de Carabobo, existen diferentes laboratorios para formar a los estudiantes en 
el área de automatización y control de procesos, uno de ellos es el laboratorio de 
automatización industrial II, donde se encuentran diferentes bancos didácticos de 
simulación de procesos industriales, para el desarrollo de las prácticas, entre estos 
prototipos didácticos se pueden mencionar: la planta de mecanizado y estampado de 
piezas, el banco de control de procesos, la planta de lanzamiento de dados, entre otros. 
Específicamente hablando del banco de control de procesos, el cual originalmente 
está conformado por tres estaciones que permiten realizar simultáneamente la regulación 
 
 
 
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 
del nivel, el caudal y la temperatura; las estaciones se conectan al computador a través de 
un controlador lógico programable TSX Micro 3722, además físicamente el banco cuenta 
con cinco tanques, un tanque esférico y cuatro tanques rectangulares (conectados entre sí 
mediante tuberías), diferentes dispositivos de medición (sensores de nivel, temperatura), 
transmisor diferencial de presión, bombas y relés. 
En la actualidad este banco no se encuentra en óptimas condiciones, debido a factores 
como: la falta de mantenimiento, la vida útil de los equipos, manipulaciones indebidas, por 
parte de los alumnos y del personal docente, la mala distribución de los componentes que 
conforman el banco, donde se observan elementos como el cableado justo al lado de las 
tuberías de agua, o el mismo autómata programable expuesto entre tanques de agua, que 
representa un riesgo para el autómata programable, todos estos factores han traído como 
consecuencia que no esté operativo el 100% del banco, evidenciándose las siguientes 
fallas: 
 De los cinco tanques, solo están en uso el tanque esférico y tres tanques 
rectangulares, ya que el sistema de tuberías está incompleto. 
 El cableado no está debidamente identificado, lo cual hace difícil la detección de 
fallas. 
 El tanque de la estación de temperatura esta desincorporado del proceso. 
 Solo está destinado a ser utilizado con el autómata programable TSX Micro, el cual 
es una limitante, ya que se dispone en la laboratorio de otros autómatas 
programables como lo son Siemens 200, Siemens 300, Opto 22, Allen Bradley. 
 A nivel de software, resulta algo tedioso porque no se dispone en el laboratorio de 
un simulador para el TSX Micro, lo que obliga a los estudiantes en el momento de 
probar los proyectos y asignaciones realizadas, a depender de los espacios de 
tiempo en que el laboratorio esté libre, y adicionalmente dentro estos espacios, los 
momentos en los que estén disponibles los equipos (banco y autómata 
programable), limitando las oportunidades de aprendizaje solo a las hora de clase, 
desaprovechando el tiempo fuera del laboratorio. 
2 
 
 
 
 
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 
 
1.2. Justificación de la investigación. 
 El laboratorio dispondrá de un banco de control de procesos que puede ser utilizado 
con cualesquiera de los autómatas programables disponibles en el laboratorio. 
1. El banco contara con toda la tubería necesaria para el adecuado y completo 
funcionamiento de todos los tanques que posee. 
2. La facultad, al poseer un banco que este 100% operativo, podrá poner en práctica en 
el laboratorio la parte teórica de la asignatura control de procesos por computadora 
relacionada con temperatura, ya que hasta los momentos este es el único banco que 
cuenta con una estación de control de temperatura, por lo que mejorará el proceso 
enseñanza- aprendizaje. 
3. El proceso de aprendizaje por parte de los estudiantes se verá fortalecido con la 
incorporación del SCADA, ya que este permite conectarse con la herramienta de 
programación del autómata programable (Step 7) y su simulador, por ende ya no 
será una limitante el tener el autómata programable conectado para poder 
comprobar un programa, bastará con que tengan instalados en sus computadoras 
personales dichos programas para poder verificar el correcto funcionamiento de las 
prácticas de laboratorio y de esta manera adquirir mayor destreza en la asignatura. 
 
 
1.3. Objetivos. 
 
1.3.1. Objetivo General. 
Implementar la reingeniería del banco de control de procesos usando el autómata 
programable Siemens s7 313c 2dp y el SCADA Wincc. 
 
1.3.2. Objetivos Específicos. 
 Determinar los materiales y equipos requeridos para acondicionar el banco de 
control de procesos. 
3 
 
 
 
 
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 
 Realizar la desincorporación de las partes que van a ser reemplazadas en el banco de 
control de procesos. 
 Instalar el reemplazo de las partes desincorporadas e instalar los nuevos elementos. 
 Diseñar un conjunto de prácticas para la utilización del banco de control de 
procesos. 
 Desarrollar el conjunto de prácticas usando autómata programable Siemens S7- 
313C 2DP. 
 Desarrollar el conjunto de prácticas usando el SCADA Wincc. 
 Simular el conjunto de prácticas del autómata programable Siemens S7- 313C 2DP 
y SCADA Wincc para su implementación en el banco de procesos. 
 
1.4. Alcances. 
Este proyecto contempla la reingeniería del banco de control de procesos perteneciente 
al laboratorio de Automatización Industrial II de la Universidad de Carabobo, 
específicamente se abarcaran los siguientes puntos: 
 Sustituir las tuberías, llaves y conexiones que conforman el banco. 
 Desincorporar el autómata programable Telemecanique TSX Micro, que posee el 
banco e incorporar una bornera, con la cual se pueda acceder a todas las variables 
que existen en el proceso haciendo uso de cualquier autómata programable 
disponible en el laboratorio. 
 Reemplazar el transmisor de presión diferencial, por un sensor de presión 
diferencial, que se adecua a los niveles de presión utilizados en los tanques del 
banco. 
 Diseño y desarrollo de un conjunto de prácticas parala posterior utilización del 
banco de control de procesos con el autómata programable Siemens S7- 313C 2DP 
y el SCADA Wincc. 
4 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO. 
 
 A continuación se presentan los trabajos que anteceden el presente proyecto, así 
como la información básica y necesaria que debe ser manejada para la comprensión de la 
investigación. 
 
2.1. Antecedentes de la investigación. 
El presente trabajo especial de grado “Reingeniería del Banco de Control de 
Procesos usando el autómata programable Siemens S7- 313C 2DP y el SCADA WINCC” 
tiene como basamento teórico los distintos trabajos especiales de grado que han permitido 
realizar diseños de sistemas de control automatizados haciendo uso de Controladores 
Lógicos Programables (autómata programable), bien sean de la marca Siemens o no, así 
como también los realizados en la Universidad de Carabobo, a través de los cuales se han 
estudiado las distintas herramientas en el área de control y supervisión de procesos, los 
cuales se nombran a continuación: 
 
 Barco, D. y Esquivel, J. [2005]. “REINGENIERIA DEL BANCO DIDACTICO 
DE CONTROL DE PROCESOS DE FESTO C.A”. [1]. Universidad de 
Carabobo. En este trabajo se realizó la programación y puesta a punto del Banco de 
control de procesos, para adecuarlo para su posterior uso, en sus diferentes etapas 
medición, regulación y control de las variables nivel, caudal y temperatura; 
entonamiento de controladores. De este trabajo fueron tomados algunas bases 
teóricas, y sirvió de referencia para conocer el diseño del conexionado de los 
tanques del banco, las medidas que poseen los tanques, entre otras cosas. 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 Padilha, F. [2005]. “SISTEMA DIDÁTICO PARA CONTROLE DE NIVEL E 
TEMPERATURA”. Centro Federal de Educaçao Tecnológica de Pelotas. Este 
trabajo implementa un sistema para controlar el nivel y temperatura de un banco 
didáctico utilizando un controlador lógico programable con módulos de entrada y 
salida tanto analógicos como digitales. De este proyecto se analizó el 
funcionamiento y conexionado de las bombas, el variocompact, y se estudiaron las 
características de la Pt100 utilizada. 
 
 Muñoz, R. y Hidalgo, O. [2010] “REINGENIERÍA DEL BANCO DE 
MECANIZADO Y ESTAMPADO UTILIZANDO UNA RED DE PLC 
SIEMENS S7-300, TELEMECANIQUE TSX-MICRO A TRAVÉS DEL 
SCADA INTOUCH PARA EL LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN 
INDUSTRIAL II”. [2]. Universidad de Carabobo. El cual sirve como una 
herramienta para la introducción, uso y configuración del software de programación 
del autómata programable Siemens S7-313C 2DP.. 
 
 
 Sulani, D. y Custodio A. [2010] “PROGRAMACIÓN A DISTANCIA DEL PLC 
SIMATIC S7-300 PARA REALIZAR PRÁCTICAS VIRTUALES EN 
INGENIERÍA”. UNEXPO-Puerto Ordaz, centro instrumentación y control. Donde 
se hace uso del programa HMI Wincc V 6.2, para la creación de: imágenes, tablas, 
gráficos, entre otros, que forman parte de la interfaz de manejo y visualización. El 
mencionado artículo sirvió de modelo al momento de realizar la programación de la 
interfaz hombre maquina. 
 
 Castillo, E. y Hernández, J. [2003] “DIDÁCTICA DE UN SISTEMA SCADA 
PARA EL LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL”. 
Universidad de Carabobo. Donde se describe cómo trabajar con el SCADA/HMI P-
CIM, a través de la realización de prácticas en el laboratorio de automatización 
6 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
industrial. El mencionado trabajo se tomó como referencia en cuanto al diseño de 
las prácticas de laboratorio que se realizaran en la presente investigación. 
 
 García, C y López, R. [2002] “REALIZACIÓN DE UN SISTEMA DE 
DOSIFICACIÓN MEDIANTE PLC S7 Y WINCC”. Técnica Superior de 
Ingeniería (ETSE), Universidad Rovira i Virgili (URV), Tarragona – España. Esta 
investigación tiene como objetivo conseguir un sistema basado en autómata 
programable controlado por medio de un PC capaz de dosificar tanto sólidos como 
líquidos en el porcentaje que se requiera con el menor error posible y generar todos 
los datos necesarios para ello. Este trabajo se uso de referencia en el momento de 
realizar y configurar la conexión entre el Wincc y el Step 7. 
 
2.2. Bases teóricas. 
2.2.1. Conceptos claves en el área de control de procesos. 
2.2.1.1. Proceso. 
El o los equipos en los cuales la variable controlada va a ser contenida dentro de 
ciertos valores predeterminados. 
 
2.2.1.2. Punto de Ajuste. 
Es el valor en el que se desea mantener a la variable controlada y que es ajustado 
mecánicamente o por otro medio, también conocido como referencia o set point. 
2.2.1.3. Variable Controlada. 
Una cantidad o condición física o química que varía en función del tiempo y es la 
que se debe mantener o controlar para que tenga el valor deseado. 
 
2.2.1.4. Variable Manipulada. 
7 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Variable que se opera por el elemento final de control y directamente cambia la 
energía del proceso para mantener a la variable controlada en el punto de ajuste. 
 
2.2.1.5. Transductor. 
Es un dispositivo que convierte un tipo de energía o señal de entrada a otra o una carga o 
movimiento. 
2.2.1.6. Transmisor. 
Un dispositivo que detecta la variable controlada a través de un elemento de estado 
estable. Su señal de salida varía como una función predeterminada de la variable 
controlada. 
 
2.2.1.7. Controlador Automático. 
 Un dispositivo que recibe la señal que representa el valor de una cantidad o 
condición variable y opera para mantenerla en un valor deseado o llevarla a ese valor. El 
controlador es el cerebro del circuito de control, es el dispositivo que toma la decisión en el 
sistema de control, y para hacerlo el controlador: 
• Compara la señal de proceso que llega del transmisor, la variable que se controla, 
contra el punto de control. 
• Envía la señal apropiada al elemento final de control, para mantener la variable que 
se controla en el punto de ajuste. 
El controlador posee dos tipos de acción: directa o inversa. 
Supongamos que deseamos controlar el nivel de un tanque, al cual entra un flujo de 
agua constante, y existe una válvula a la descarga del mismo. Entonces al encontrarse la 
variable de proceso estable o en régimen permanente y ocurrir una perturbación que haga 
disminuir su valor, para aumentarlo se debe manipular la válvula para que permita la 
descarga de menor cantidad de agua; si la válvula es de aire para abrir o falla cerrada 
entonces la salida del controlador debe disminuir por lo tanto la acción del controlador es 
8 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
directa, ya que al disminuir el valor de la variable de proceso se debe disminuir la salida del 
controlador; si por el contrario la válvula es de aire para cerrar o falla abierta, entonces la 
salida del controlador debe aumentar, por lo tanto la acción del controlador es inversa, ya 
que al disminuir el valor de la variable de proceso se debe aumentar la salida del 
controlador. 
 
2.2.1.8. Elemento final de control. 
 Es la parte del circuito de control que directamente varía a la variable manipulada. 
2.2.2. Automatismo. 
La producción en masa de los productos manufacturados no podría ser posible en la 
magnitud de la necesidad actual, a no ser por la tecnología aplicada a los diferentes 
sistemas de equipos y máquinas eléctricas existentes en la industria actual. La 
automatización industrial, tiene como propósito el estudio de los métodos de arranque, 
regulación y control de las maquinas eléctricas aplicada a los procesos productivos 
industriales para lograr la sustitución de participación humana en los procesos. [2]. 
 
2.2.3. Formas de control. 
Es la manera en la cual un sistema de control hace correcciones en respuesta a un 
error o diferencia entre el punto de ajuste o set point y la variable de proceso o variable 
controlada. El controlador interpreta los cambios de la variable (variacionesdel error) y 
produce una acción correctiva para mantener el balance deseado en el proceso. 
Es importante recalcar que estas formas de control aplicadas a la corrección de la 
entrada de un proceso, son el resultado de las características de operación de una serie de 
elementos funcionales que componen el sistema de control. 
Cada forma de control tiene sus ventajas, características y limitaciones, por esto no 
se puede concluir de manera absoluta que existe una forma de control mejor que las demás, 
simplemente debe tenerse en cuenta que todos los procesos se comportan de forma 
diferente, así que el sistema de control que se escoja deberá obedecer estrictamente a sus 
9 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
características dinámicas y a las posibles perturbaciones que se puedan presentar. También 
debe considerarse que mientras más difícil sea controlar un proceso, si se desea controlar de 
la mejor manera posible, más complicado será el modo de control que se adapte al citado 
proceso. [1]. 
 
2.2.3.1. Control de dos posiciones (On-Off). 
El control de dos posiciones es aquel en el cual el elemento final de control se 
mueve de una posición extrema a la otra dependiendo si la variable de proceso está por 
encima (Error Positivo) o por debajo (Error negativo) del set point 
El elemento final de control se coloca en una de las dos posiciones fijas, no tiene 
posición intermedia, para un valor único de la variable de proceso. Esto permite una entrada 
y/o salida del proceso ligeramente superior a las necesidades de operación normal, 
obteniéndose una serie de oscilaciones en la variable de proceso debido al desbalance de 
energía y/o masa que existe entre la entrada y la salida. 
Estas oscilaciones varían en frecuencia y en amplitud de acuerdo a las 
características de los procesos, principalmente a los cambios de carga que ocurren. Por esto 
su aplicación se limita a procesos donde no ocurran cambios de cargas frecuentes y de gran 
capacidad. En general, el control de dos posiciones se usa en controles eléctricos 
(presostatos, termostatos), alarmas, salida digital y de relés. [1]. 
 
2.2.3.2. Control proporcional. 
 En el control proporcional existe una relación lineal continua entre la variable de proceso y 
la posición del elemento final de control dentro de una gama de valores denominada banda 
proporcional. Esto quiere decir que el elemento final de control se mueve 
proporcionalmente a los cambios que sufre la variable de proceso en referencia al punto de 
ajuste, este tipo de control responde únicamente a la magnitud de la variable controlada y es 
insensible a la relación de duración de la desviación. 
La ecuación que describe al control proporcional es la siguiente: 
10 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
𝑚(𝑡) = 𝑚� + 𝐾𝑐 × 𝑒(𝑡) (Ec. 2 − 01) 
Donde: 
m(t) = salida del controlador. 
Kc = ganancia del controlador. 
e(t) = señal de error, diferencia entre el punto de ajuste y la variable de proceso. 
 𝑚� = salida del controlador en régimen permanente 
La banda proporcional se define como el porcentaje de variación de la variable de 
proceso alrededor del set point, necesario para mover el elemento final de control de un 
extremo a otro. 
Se expresa de la siguiente forma: 
𝐵𝑃 = 100 
𝐾𝑐
 (Ec. 2-02) 
 El problema que dan los controladores proporcionales es el de poseer una 
característica indeseable como lo es la desviación en régimen permanente, también 
conocido como offset, este error se origina cuando, existiendo una condición de equilibrio, 
se presentan cambios de carga permanente y el proceso se estabiliza pero en una nueva 
posición, fuera del set point. [1]. 
 
2.2.3.3. Controlador proporcional-integral. 
Muchos procesos no pueden ser operados con offset, es decir, deben ser operados en 
el punto de ajuste o set point, así que al controlador debe añadírsele alguna inteligencia 
adicional para lograr este objetivo, esta inteligencia adicional es conocida como la acción 
integral o acción de reset. 
La parte integral repite la acción tomada por el modo proporcional en una cantidad 
de tiempo (ti), mientras más pequeño sea el valor de ti, más rápidamente el controlador 
repite la acción proporcional y mientras más grande sea el valor de ti menos rápidamente el 
controlador repite la acción proporcional. 
La ecuación que describe el controlador PI es: 
𝑚(𝑡) = 𝑚� + 𝐾𝑐 × �𝑒(𝑡) + 1
𝑡𝑖
∫ 𝑒(𝑡)� (Ec. 2-03) 
11 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
ti= tiempo integral. [1]. 
 
2.2.3.4. Controlador proporcional-integral-derivativo. 
 Algunas veces al controlador se le añade un modo conocido como acción 
derivativa, su propósito es el de anticipar hacia donde se dirige el proceso, vigilando la 
velocidad de cambio del error o su derivada. 
Los controladores PID son usados principalmente en sistemas que tienen una gran 
constante de tiempo, lo cual los hace poco susceptibles al ruido. La ecuación que describe 
el controlador PID es: 
𝑚(𝑡) = 𝑚� + 𝐾𝑐 × �𝑒(𝑡) + 1
𝑡𝑖
∫ 𝑒(𝑡) + 𝑡𝑑
𝑑𝑒(𝑡)
𝑑𝑡
� (Ec. 2-04) 
td= tiempo derivativo. [1] 
 
2.2.3.5. Técnicas de entonamiento. 
 
 Método Ziegler-Nichols en línea. 
 Con este método se obtiene una respuesta de disminución de error a razón de ¼ de 
la velocidad. Se requiere hallar la ganancia a la cual el sistema oscila libremente y se lleva a 
cabo siguiendo los siguientes pasos: 
1. Colocar el controlador en modo automático. 
2. Utilizando solo control proporcional, comenzando con un valor de ganancia 
pequeño, realizar una pequeña variación en el set point y observar la respuesta, 
incrementar la ganancia hasta que el lazo comience a oscilar libremente. Es de hacer 
notar que se requieren oscilaciones lineales y que estas deben ser observadas en la 
salida del controlador. 
3. Registrar la ganancia ultima del controlador (KG) y el período ultimo de oscilación 
de la salida del controlador (Tu). 
4. Ajustar los parámetros del controlador según la Tabla 2.1. 
 
12 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Tabla 2. 1 Parámetros de ajuste (método de Ziegler-Nichols en línea). 
 
Fuente: Referencia [1]. 
 
 
 Método Basado en la Curva Reacción (Ziegler-Nichols fuera de línea). 
 Una versión cuantitativa lineal de éste modelo puede ser obtenida mediante un 
experimento a lazo abierto, utilizando el siguiente procedimiento: 
1. Se coloca el controlador en manual y se produce un cambio en la salida del mismo 
para producir un cambio en la variable manipulada. 
2. Para hallar los parámetros K, to y τ se usa el método conocido como el método de 
los dos puntos, los cuales están definido por el tiempo que tarda el proceso en 
alcanzar el 63.2% de total del cambio en la salida (t2) y el tiempo en que tarda el 
proceso en alcanzar el 28.3% del total del cambio en la salida (t1), estos puntos se 
pueden observar en la figura 2.1. [1]. 
3. Una vez obtenidos estos puntos se utilizan las siguientes ecuaciones: 
 
𝐾 =
𝑃𝑉𝑓−𝑃𝑉𝑖
𝑠𝑝𝑎𝑛_𝑃𝑉
𝐶𝑂𝑓−𝐶𝑂𝑖
𝑠𝑝𝑎𝑛_𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟
 (Ec. 2-05) 
Donde: 
 K: Ganancia 
 PVf: Valor final de la variable de proceso. 
 PVi: Valor inicial de la variable de proceso. 
 COf: Valor final de la salida del controlador. 
 COi: Valor inicial de la salida del controlador. 
13 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 Ahora: 
𝜏 =1.5*(t2-t1) (Ec. 2-06) 
Donde: 
 𝜏: Tiempo de asentamiento. 
 
to =t2- τ (Ec. 2-07) 
Donde: 
 to: tiempo muerto. 
 
Nota: tomando los tiempos desde el momento de la perturbación. 
Figura 2. 1 Curva de Reacción (método de Ziegler-Nichols fuera de línea). 
Fuente: Referencia [1]. 
 
 
14 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Tabla 2. 2 Parámetros de ajuste (método de Ziegler-Nichols fuera de línea). 
 
Fuente: Referencia [1]. 
 
2.2.4. Variables de medición y control. 
 
2.2.4.1. Nivel. 
El nivel es una variable importante para algunas industrias y en otras es 
indispensable, talescomo la del papel y la del petróleo, la importancia de ésta radica en el 
funcionamiento correcto del proceso, al igual que en el balance adecuado de la materia 
prima o productos finales. 
 Los sistemas de nivel por lo general conllevan inherentemente gran capacitancia y 
un tiempo muerto considerable. Esta capacitancia muchas veces es favorable ya que 
contribuye a la autorregulación principalmente en el nivel del líquido de tanques abierto a 
la atmósfera, pero el tiempo muerto si es necesario eliminarlo o disminuirlo. [1]. 
 
 
2.2.4.2. Medición de nivel de líquidos. 
 
 La medición de nivel, su detección o su monitoreo, es fundamental en la industria, 
especialmente en la industria química de tratamiento de las aguas y de almacenamiento de 
líquidos en tanques. Es igualmente parte integrante en la medición de otros parámetros 
como el caudal. La determinación del nivel permite evaluar la cantidad de líquido en un 
reservorio o recipiente industrial de dimensiones conocidas. En consecuencia, los 
medidores de nivel podrían tener sus escalas directamente en unidades de longitud, de 
15 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
masa, de peso o de volumen. Para medir nivel en un líquido se determina la distancia 
existente entre una línea de referencia y la superficie del fluido y generalmente dicha línea 
de referencia se toma como el fondo del recipiente. El nivel es una variable que puede ser 
medida fácilmente, pero existen otros factores tales como: viscosidad del fluido, tipo de 
medición deseada, presión, recipiente presurizado o no; las que traen como consecuencia 
que existan varios métodos y tipos de instrumentos medidores del nivel. El medidor de 
nivel seleccionado dependerá de las necesidades o condiciones de operación. Los métodos 
utilizados para la medición del nivel de líquidos básicamente pueden ser clasificados en: 
Métodos de medición directa y Métodos de medición indirecta. 
a) Métodos de medición indirecta de nivel: 
• Método de medidores actuados por desplazadores. 
• Método de medidores actuados por presión hidrostática. 
• Sistema básico o Manómetro. 
• Método de diafragma-caja. 
• Método de presión diferencial. 
• Método de duplicador de presión. 
 
b) Métodos de medición directa 
• Los métodos de medición directa de nivel son: 
• Método de medición por sonda. 
• Método de medición por aforación. 
• Método de medición por indicador de cristal. 
• Método de medición flotador-boya.[3]. 
 
2.2.4.3. Método de presión diferencial. 
Para la medición de nivel en tanques al vacío o bajo presión pueden utilizarse los 
instrumentos de medición basados en presión diferencial. La diferencia es que el 
instrumento dará una lectura inversa; es decir, cuando señale presión cero, se leerá nivel 
16 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
máximo. El principio de funcionamiento se basa en aplicarle al instrumento la presión 
existente en la superficie del líquido en ambas direcciones con la finalidad de anularla, y 
que la presión detectada sea la presión hidrostática, la cual se puede representar en unidades 
de nivel. La figura 2.2 ilustra el método de presión diferencial. [3]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. 2 Método de presión diferencial. 
Fuente: Texto en línea [3]. 
2.2.4.4. Temperatura. 
La medida de temperatura constituye una de las mediciones más comunes y más 
importantes que se efectúan en los procesos industriales. Las limitaciones del sistema de 
medida quedan definidas en cada tipo de aplicación por la precisión, por la velocidad de 
captación de la temperatura, por la distancia entre el elemento de medida y el aparato 
receptor y por el tipo de instrumento indicador, registrador o controlador necesarios. 
La temperatura es un factor de medida engañoso debido a su simplicidad. A menudo 
pensamos en ella como un simple número, pero en realidad es una estructura estadística 
cuya exactitud y repetitividad pueden verse afectadas por la masa térmica, el tiempo de 
medida, el ruido eléctrico y los algoritmos de medida. Esta dificultad se puso claramente de 
manifiesto en el año 1990, cuando el comité encargado de revisar la Escala Práctica 
Internacional de Temperaturas ajustó la definición de una temperatura de referencia casi 
una décima de grado centígrado. 
17 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Dicho de otra forma, es difícil medir la temperatura con exactitud aún en 
circunstancias óptimas, y en las condiciones de prueba en entornos reales es aún más difícil. 
Entendiendo las ventajas y los inconvenientes de los diversos enfoques que existen para 
medir la temperatura, resultará más fácil evitar los problemas y obtener mejores resultados 
El control de temperatura consiste básicamente en una regulación de intercambio de 
calor y debido a la naturaleza del intercambio de calor, estos procesos de temperatura se 
caracterizan por una capacidad más grande que los procesos de caudal, nivel y presión. La 
velocidad de la reacción del proceso es lenta y el tiempo muerto es frecuentemente grande. 
[1]. 
 
2.2.4.5. Detector de temperatura resistivo (RTD). 
Se basa en el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de 
la temperatura. Los metales que se usan más comúnmente son platino, níquel, tungsteno y 
cobre. El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor 
adecuado, bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de 
vidrio o de cerámica. 
El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado "coeficiente de 
temperatura de resistencia" que expresa, a una temperatura especificada, la variación de la 
resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura. 
 
 La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente: 
Rt=R0(1+aT) (Ec. 2-05) 
En la que: 
R0 = Resistencia en ohmios a 0°C. 
Rt = Resistencia en ohmios a t °C. 
a = Coeficiente de temperatura de la resistencia. 
T = Temperatura. 
18 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite realizar medidas 
más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 º C. Los RTD más 
económicos utilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como 
los que emplean platino. En la figura 2.3 se observa un detector de temperatura resistivo. 
El platino es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y de 
estabilidad en comparación con los otros tipos de metales. En cuanto a las desventajas, el 
platino encarece los RTD, y otro inconveniente es el auto calentamiento. Para medir la 
resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor 
que distorsiona los resultados de la medida. 
 Otra desventaja, que afecta al uso de este dispositivo para medir la temperatura, es 
la resistencia de los RTD. Al ser tan baja, la resistencia de los hilos conductores que 
conectan el RTD puede provocar errores importantes. En la denominada técnica de dos 
hilos, la resistencia se mide en los terminales del sistema de adquisición de datos, por lo 
que la resistencia de los hilos forma parte de la cantidad desconocida que se pretende 
medir. Por el contrario, la técnica de cuatro hilos mide la resistencia en los terminales del 
RTD, con lo cual la resistencia de los hilos queda eliminada de la medida. La contrapartida 
es que se necesita el doble de cables y el doble de canales de adquisición de datos. (La 
técnica de tres hilos ofrece una solución intermedia que elimina un cable, pero no es tan 
precisa.) 
 
 
Figura 2. 3 Detector de temperatura resistivo. 
Fuente: Texto en línea [6]. 
19 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
2.2.5. Sensores. 
Un sensor es un aparato diseñado para activarse bajo ciertos fenómenos y a su vez 
es capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de 
instrumentación, enmagnitudes eléctricas las cuales son llevadas al controlador donde se 
tomara decisiones a partir de la activación de estos. [2]. 
En la tabla 2.3 se encuentra una listado de los tipos de sensores que existen. 
 
Tabla 2. 3 Tipo de Sensores 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Referencia [2]. 
 
 
2.2.5.1. Sensores capacitivos. 
Los sensores capacitivos pueden detectar materiales conductores y no conductores, 
en forma líquida o sólida. Existen distintas aplicaciones, incluso control de niveles en 
depósitos, también para detectar el contenido de contenedores, o en máquinas 
empaquetadoras. Otras aplicaciones incluyen el posicionado y contaje de materiales en 
sistemas de transporte y almacenaje, por ejemplo cintas transportadoras y mecanismos de 
guía. 
 
 
20 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Materiales típicos que pueden ser detectados: 
• Sólidos: Madera, cerámica, vidrio, apilamientos de papel, plástico, piedra, goma, 
hielo, materiales no férricos, y materias vegetales. 
• Líquidos: Agua, aceite, adhesivo y pinturas. 
• Granulados: Granulados plásticos, semillas, alimentos, y sal. 
• Polvos: Tintas, polvo de jabón, arena, cemento, fertilizantes, azúcar, harina y café. 
 La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado 
en la variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan 
objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende 
de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y distancia hasta la 
superficie sensible del detector. 
 Los detectores capacitivos están construidos en base a un oscilador RC. Debido a la 
influencia del objeto a detectar, y del cambio de capacitancia, la amplificación se 
incrementa haciendo entrar en oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función 
puede regularse mediante un potenciómetro, el cual controla la realimentación del 
oscilador. La distancia de actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse 
mediante el potenciómetro. 
 La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a su vez, pasa la 
señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la cara activa del 
detector, el objeto actúa como un condensador. El cambio de la capacitancia es 
significativo durante una larga distancia. Si se aproxima un objeto no conductor, (>1) 
solamente se produce un cambio pequeño en la constante dieléctrica, y el incremento en su 
capacitancia es muy pequeño comparado con los materiales conductores. 
En todas las aplicaciones, resulta importante tener en cuenta la influencia de la 
humedad envolvente al detector y al objeto. Un elevado grado de humedad en madera o en 
papel, por ejemplo, incrementa la distancia de detección. [4]. 
 
 
21 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
2.2.6. Bombas. 
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del 
fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. 
Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra 
dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como energía 
mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido 
entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y 
suministrándosele energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor 
para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, 
disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión estática. [5]. 
 
2.2.6.1. Bombas centrifugas. 
Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas 
rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así 
porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las 
paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así, despojada de 
todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes principales: (1) Un elemento 
giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto 
por una cubierta, estoperas y chumaceras. [5]. 
 
2.2.6.2. Funcionamiento de bombas centrifugas. 
El flujo entra a la bomba a través del centro o ojo del rodete y el fluido gana energía 
a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en dirección radial. Esta 
aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética, lo cual es 
debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de 
flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de 
22 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
presión a la salida. En la figura 2.4 se ilustra el principio de funcionamiento de una bomba 
centrifuga. [5] 
Figura 2. 4 Principio de funcionamiento de una bomba centrifuga. 
Fuente: Referencia [5]. 
 
2.2.7. Autómata Programable. 
 
2.2.7.1. Aparición del autómata programable. 
Desde el comienzo de la industrialización, el hombre ha buscado las formas y 
procedimientos para que los trabajos se realizaran de forma más ágil y resultaran menos 
tediosos para el propio operador. 
Un mecanismo que ha sido clave en dicho proceso es el autómata programable; este 
dispositivo consigue entre otras muchas cosas, que ciertas tareas se hagan de forma más 
rápida y evita que el hombre aparezca involucrado en trabajos peligrosos para él y su 
entorno más próximo. 
El desarrollo de los Controladores Lógicos Programables (autómata programable) 
fue dirigido originalmente por los requerimientos de los fabricantes de automóviles en los 
años 60 que estaban cambiando constantemente los sistemas de control en sus líneas de 
producción para acomodarlos a sus nuevos modelos de carros. 
23 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
A finales de los años 60 apareció el primer autómata programable llamado 
MODICON 084 siendo el primer autómata programable en el mundo producido para 
comercializarse, por una propuesta de la empresa Bedford Associates a la GENERAL 
MOTORS. [2]. 
 
2.2.7.2. Definición de controlador lógico programable. 
Por lógica programable se entiende a los mecanismos con capacidad de realizar las 
principales funciones lógicas necesarias para la conducción de una maquina o un proceso, 
de acuerdo a un determinado programa memorizado y con un grado de flexibilidad 
extremadamente elevado. 
El avance de la tecnología y el descenso de los costos permitió el desarrollo de 
controladores capaces de suplantar en los sistemas de automatización de contactos, la 
lógica cableada por lógica programada (Progrmable Logic Controller). Existen autómatas 
programables que ofrecen las más variadas presentaciones, en principio solo podían 
manejar módulos de entrada/salida digital, y reemplazaban los mandos a contactores, a 
medida que fueron popularizándose, comenzaron a manejar otro tipo de información, por 
medio de módulos en entrada/salida analógicos, contadores, controladores de periféricos, 
redes, módulos de visión, controladores de servomecanismos, etc. [6]. 
 
2.2.7.3. Ventajas del autómata programable respecto de la lógica 
cableada. 
 El mecanismo es de carácter estándar, porque la variedad de los componentes que lo 
conforman es mínima, posibilita la ampliación y/o modificación del sistema 
mediante la sustitución o agregado de módulos. 
 En el caso de eliminación de una maquina/proceso, el sistema de control es 
reutilizable en otras aplicaciones. 
 Puede ser incorporado en maquinas/procesos ya funcionantes. 
24 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 Es posible realizar modificaciones de programa con el sistema funcionando, lo que 
permite una óptima adaptación al proceso. 
 Posee interfaces de comunicaciones, impresoras y otros periféricos. [6]. 
2.2.7.4.Estructura de un autómata programable. 
El autómata programable es en toda su acepción del término, un computador 
especialmente diseñado para el entorno industrial, para ocupar el lugar de la unidad de 
mando del proceso productivo. Consta sustancialmente de dos partes fundamentales, la 
estructura física (hardware) y un equipamiento lógico (software). 
El autómata programable se compone esencialmente de algunas partes comunes a 
todos los modelos, y otras que dependen de la envergadura del mismo y la aplicación en la 
cual será utilizado. [6]. 
 
2.2.7.5. Estructura física de un autómata programable. 
Los componentes de un autómata programable básico son los siguientes: 
 Rack principal. 
 Fuente de alimentación. 
 CPU. 
 Memoria. 
 Tarjetas entradas/salidas analógicas y digitales. 
 Tarjetas especiales. 
 
a) Rack Principal. 
 Este elemento es sobre el que se "enchufan" o conectan el resto de los elementos. 
Va atornillado a la placa de montaje del armario de control. Puede alojar a un número finito 
de elementos dependiendo del fabricante y conectarse a otros racks similares mediante un 
cable al efecto, llamándose en este caso rack de expansión. 
 
b) Fuente de alimentación. 
25 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 Es la encargada de suministrar la tensión y corriente necesarias tanto a la CPU como 
a las tarjetas (según fabricante). La tensión de entrada es normalmente de 110/220VAC de 
entrada y 24 DCV de salida que es con la que se alimenta a la CPU. 
 
c) Unidad central de procesamiento (CPU). 
 El CPU, también llamada unidad central de proceso es la encargada de ejecutar el 
programa almacenado en la memoria por el usuario. Podemos considerar que el CPU toma, 
una a una, las instrucciones programadas por el usuario y las va ejecutando. Cuando llega al 
final de la secuencia de instrucciones programadas, el CPU vuelve al principio y sigue 
ejecutándolas de manera cíclica. 
 
d) Memoria. 
 La memoria almacena el programa de aplicación o del usuario, pero además guarda 
el estado de variables internas del programa como por ejemplo número de piezas 
procesadas o máxima temperatura medida. 
 
e) Tarjetas entradas/salidas analógicas y digitales. 
 Los periféricos constituyen la interfaz entre el autómata programable y el sistema 
controlado. Son como mínimo entradas y salidas lógicas (o sea capaces de tomar solo dos 
valores: 1 ó 0, abierto o cerrado, presente o ausente) y pueden también, dependiendo de la 
sofisticación de cada autómata programable, incluirse entradas y salidas analógicas (o sea, 
capaces de tomar cualquier valor entre determinados máximo y mínimo) o entradas 
especiales para pulsos de alta frecuencia como los producidos por encoders, o salidas para 
lazos de 4 a 20 mA. 
El tipo más común de entrada lógica o binaria es la optoacoplada, en la que la 
corriente de entrada actúa sobre un LED, que a su vez ilumina un fototransistor que es 
quien en definitiva informa a el CPU el estado de la entrada en cuestión. No existiendo 
conexión eléctrica entre la entrada en sí y el CPU (ya que la información es transmitida por 
la luz) se logra un alto aislamiento, de alrededor de 1.5 kV entre entradas y masa. 
26 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
El tipo de salida más común es el relé, que sumada al aislamiento provee, la 
robustez y capacidad de manejo de moderadas corrientes tanto continuas como alternas. Su 
principal desventaja es el tiempo de respuesta, que puede resultar alto para algunas 
aplicaciones. 
Cuando esto sea un inconveniente, puede elegirse en muchos casos el tipo de salida 
a transistor, mucho más rápido, pero limitado al manejo de corriente continua y 
considerablemente menos robusto. 
Otro tipo de salida, también de estado sólido es la de tipo TRIAC. El triac es una 
llave de estado sólido para manejo de tensiones alternas. Al igual que el transistor es rápido 
y menos robusto que el relé, pero a diferencia de aquél, puede manejar corriente alterna. 
Todas las salidas del autómata programable deben protegerse contra las sobretensiones que 
aparecen sobre ellas, principalmente en el momento del apagado de las cargas a las que 
están conectadas. 
 
f) Tarjetas especiales. 
Se enchufan o conectan al rack y comunican con el CPU a través de la citada conexión. 
Se utilizan normalmente para control o monitorización de variables o movimientos críticos 
en el tiempo, ya que usualmente realizan esta labor independientemente del CPU. Son 
algunas muestras las siguientes: 
 Tarjetas de contaje rápido. 
 Tarjetas de posicionamiento de motores. 
 Tarjetas de regulación. [1]. 
 
2.2.7.6. Tipos de autómata programable según su estructura. 
Podemos identificar dos tipos de autómatas de acuerdo a su estructura, pueden ser 
compactos o modulares (Figura 2.5). En el primer caso las interfaces de E/S son limitadas y 
el autómata no permite expansiones, generalmente son dispositivos de bajo costo. Para el 
segundo caso, el autómata programable admite la configuración de hardware que esté 
27 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
disponible para su gama de productos correspondiente, y puede ser reconfigurado por 
medio de la incorporación o eliminación de módulos extraíbles. [6]. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. 5 Autómata programable compacto y autómata programable modular. 
Fuente: Texto en línea [6] 
 
 
2.2.7.7. Tipos de autómata programable según su número de entradas y 
salidas. 
 De acuerdo a su número de entradas y salidas los autómatas programables pueden 
ser: 
 De gama baja: 
 Si el número de E/S es menos de 256. 
 De gama media: 
 Si el número de E/S es menor o igual que 256 pero no mayor de 1024. 
 De gama alta: 
 Cuando el numero de E/S es mayor de 1024. [7] 
 
 
28 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
2.2.7.8. Lenguajes de programación para autómatas programables. 
En la actualidad cada fabricante diseña su propio software de programación, lo que 
significa que existe una gran variedad comparable con la cantidad de autómatas 
programables que hay en el mercado. No obstante, actualmente existen tres tipos de 
lenguajes de programación de autómatas programables como los más difundidos a nivel 
mundial; estos son: 
 Lenguaje de contactos o Ladder 
 Lenguaje Booleano (Lista de instrucciones) 
 Diagrama de funciones 
Es obvio, que la gran diversidad de lenguajes de programación da lugar a que cada 
fabricante tenga su propia representación, originando cierta incomodidad al usuario cuando 
programa más de un autómata programable. [8]. 
 
2.2.7.9. La norma IEC 1131-3. 
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) desarrolló el estándar IEC 1131, en 
un esfuerzo para estandarizar los controladores programables. Uno de los objetivos del 
comité fue crear un conjunto común de instrucciones que podría ser usado en todos los 
autómatas programables. Aunque el estándar 1131 alcanzó el estado de estándar 
internacional en agosto de 1992, el esfuerzo para crear un autómata programable estándar 
global ha sido una tarea muy difícil debido a la diversidad de fabricantes de autómatas 
programables y a los problemas de incompatibilidad de programas entre marcas de 
autómatas programables. 
El estándar IEC 1131 para controladores programables consiste de cinco partes, una 
de las cuales hace referencia a los lenguajes de programación y es referida como la IEC 
1131-3. 
El estándar IEC 1131-3 define dos lenguajes gráficos y dos lenguajes basados en texto, 
para la programación de autómata programables. Los lenguajes gráficos utilizan símbolos 
29 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
para programar las instrucciones de control, mientras los lenguajes basados en texto, usan 
cadenas de caracteres para programar las instrucciones. 
a) Lenguajes Gráficos. 
 Diagrama Ladder (LD) 
 Diagrama de Bloques de Funciones (FBD) 
b) Lenguajes Textuales. 
 Lista de Instrucciones (IL) 
 Texto Estructurado (ST) 
Adicionalmente,el estándar IEC 1131-3 incluye una forma de programación orientada a 
objetos llamada Sequential Function Chart (SFC). SFC es a menudo categorizado como un 
lenguaje IEC 1131-3, pero éste es realmente una estructura organizacional que coordina los 
cuatro lenguajes estándares de programación (LD, FBD, IL y ST). La estructura del SFC 
tuvo sus raíces en el primer estándar francés de Grafcet (IEC 848). [8]. 
 
2.2.7.10. Lenguaje ladder. 
 El ladder, también denominado lenguaje de contactos o de escalera, es un lenguaje 
de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables, debido a que 
está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los 
conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación 
en este tipo de lenguaje. Su principal ventaja es que los símbolos básicos están 
normalizados según normas NEMA y son empleados por todos los fabricantes. 
 
a) Elementos de programación. 
 Para programar un autómata programable con ladder, además de estar familiarizado 
con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los 
elementos de que consta este lenguaje. En la siguiente tabla podemos observar los símbolos 
de los elementos básicos junto con sus respectivas descripciones. 
30 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_de_conmutaci%C3%B3n
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Tabla 2. 4 Elementos básicos para programar con ladder. 
Símbolo Nombre Descripción 
 
Contacto 
NA 
Se activa cuando hay un uno lógico en el elemento que representa, esto es, una 
entrada (para captar información del proceso a controlar), una variable interna o 
un bit de sistema. 
 
Contacto 
NC 
Su función es similar al contacto NA anterior, pero en este caso se activa cuando 
hay un cero lógico, cosa que deberá de tenerse muy en cuenta a la hora de su 
utilización. 
 
Bobina 
NA 
Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un uno 
lógico. Su activación equivale a decir que tiene un uno lógico. Suele representar 
elementos de salida, aunque a veces puede hacer el papel de variable interna. 
 
Bobina NC 
Se activa cuando la combinación que hay a su entrada (izquierda) da un cero 
lógico. Su activación equivale a decir que tiene un cero lógico. Su 
comportamiento es complementario al de la bobina NA. 
 
Bobina 
SET 
Una vez activa (puesta a 1) no se puede desactivar (puesta a 0) si no es por su 
correspondiente bobina en RESET. Sirve para memorizar bits y usada junto con la 
bina RESET dan una enorme potencia en la programación. 
 
Bobina 
SET 
Permite desactivar una bobina SET previamente activada. 
 
Fuente: texto en línea [9]. 
 
a) Programación. 
Una vez conocidos los elementos que ladder proporciona para su programación, resulta 
importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución. 
31 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
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http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ContactoNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNA.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaNC.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaSet.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:BobinaReset.PNG
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
En la figura 2.6 se representa la estructura general de la distribución de todo programa 
ladder, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha. 
En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que las líneas verticales 
representan las líneas de alimentación de un circuito de control eléctrico. El orden de 
ejecución es generalmente de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, primero los 
contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los 
contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un controlador a 
otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se 
ejecuta primero lo que primero se introduce. [9]. 
 
Figura 2. 6 Distribución de un programa ladder. 
Fuente: Texto en línea [9]. 
 
2.2.7.11. Lenguaje booleano (Lista de Instrucciones). 
El lenguaje Booleano (figura 2.7) utiliza la sintaxis del Álgebra de Boole para 
ingresar y explicar la lógica de control. Consiste en elaborar una lista de instrucciones o 
nemónicos, haciendo uso de operadores Booleanos (AND, OR, NOT, etc.) y otras 
instrucciones nemónicas, para implementar el circuito de control. El lenguaje “Lista de 
Instrucciones” (IL) de la Norma IEC 1131-3, es una forma de lenguaje Booleano. [9]. 
 
32 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Estructura_ladder.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Estructura_ladder.PNG
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Estructura_ladder.PNG
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. 7 Ejemplo de programación Booleana. 
Fuente: texto en línea [9]. 
 
 
2.2.7.12. Diagrama de funciones (FBD). 
Es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos (bloque de 
funciones del autómata programable) en tal forma que ellos aparecen interconectados al 
igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al 
bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque 
la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque. El diagrama de 
funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a 
trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es 
equivalente. La figura 2.8 muestra un ejemplo de programación mediante diagrama de 
funciones. 
Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del vendedor, el 
lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir sus propios bloques de 
funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa de control.[9]. 
Figura 2. 8 Programación mediante diagrama de funciones. 
33 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Fuente: Texto en línea [9]. 
2.2.7.13. Lenguaje de texto estructurado (ST). 
Texto estructurado (ST) es un lenguaje de alto nivel que permite la programación 
estructurada, lo que significa que muchas tareas complejas pueden ser divididas en 
unidades más pequeñas. ST se parece mucho a los lenguajes de computadoras BASIC o 
PASCAL, que usa subrutinas para llevar a cabo diferentes partes de las funciones de 
control y paso de parámetros y valores entre las diferentes secciones del programa. Al igual 
que LD, FBD e IL, el lenguaje de texto estructurado utiliza la definición de variables para 
identificar entradas y salidas de dispositivos de campo y cualquier otra variable creada 
internamente. 
Incluye estructuras de cálculo repetitivo y condicional, tales como: FOR ... TO; 
REPEAT..... UNTIL X; WHILE X... ; IF ... THEN ...ELSE. Además soporta operaciones 
Booleanas (AND, OR, etc.) y una variedad de datos específicos, tales como fecha, hora. La 
programación en texto estructurado es apropiada para aplicaciones que involucran 
manipulación de datos, ordenamiento computacional y aplicaciones matemáticas que 
utilizan valores de punto flotante. ST es el mejor lenguaje para la implementación de 
aplicaciones de inteligencia artificial, lógica difusa, toma de decisiones, etc. A continuación 
un ejemplo de programación, utilizando el lenguaje estructurado. [9]. 
Figura 2. 9 Programación con lenguaje de texto estructurado. 
34 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Fuente: texto en línea [9]. 
2.2.7.14. Diagrama de funciones secuenciales (SFC- Sequential Function 
 Chart). 
Es un “lenguaje” gráfico que provee una representación diagramática de secuencias 
de control en un programa. Básicamente, SFC es similar a un diagrama de flujo, en el que 
se puede organizar los subprogramas o subrutinas (programadas en LD, FBD, IL y/o ST) 
que forman el programa de control. SFC es particularmente útil para operaciones de control 
secuencial, donde un programa fluye de un punto a otro una vez que una condición ha sido 
satisfecha (cierta o falsa). El marco de programación de SFC contiene tres principales 
elementos que organizan el programa de control: 
a) Pasos (etapas) 
b) Transiciones (condiciones) 
c) Acciones 
El programa irá activando cada una de las etapas y desactivando la anterior 
conforme se vayan cumpliendo cada una de las condiciones, como se observa en la figura 
2.10. Las acciones se realizarán en función de la etapa activa a la que están asociadas. Por 
ejemplo, la etapa 1 activa tras arrancar el programa, al cumplirse la "Condición 1", se 
activará la etapa 2, se desactivará la 1, y se realizará la "Acción 1". [9]. 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. 10 Programación con diagrama de funciones secuenciales (SFC). 
35 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Fuente: Texto en línea [9] 
2.2.8. Autómata programable Siemens SIMATIC S7-313C 2DP. 
El Siemens S7-313C 2DP es un autómata programable modular de gama media, de 
fácil instalación, que cuenta con las siguientes especificaciones: 
 Consola estable con patas antirresbaladizas 
 Alimentación de corriente incorporada: 24V/6A DC 
 Memoria de trabajo: 64kByte 
 Memoria principal incorporada: Micro Memory Card 128KByte 
 Herramienta de programación: STEP 7 
 Tiempos de ejecución: 0,1μs para operación de bit, 0,5μs para operación de 
 palabra 
 256 contadores 
 256 temporizadores 
 Interface MPI 
 Entradas y salidas integradas 
 16 entradas digitales DC 24V en conectores hembra de seguridad de 4mm 
 16 salidas digitales DC 24V en conectores hembra de seguridad de 4mm 
 Reloj de tiempo real. 
Se puede anexar una amplia cantidad de módulos, obteniendo así un sistema con 
992 entradas y salidas digitales, 248 entradas y 124 salidas analógicas, además de esto, 
también puede estar interconectado a través de red, usando un puerto PROFIBUS-DP 
maestro/esclavos, para así tener un sistema descentralizado, y lograr así comunicar con 
otros módulos inclusive de otros fabricantes (cada módulo es direccionable de 0 a 128). 
Permitiendo así un sistema de alta confiabilidad [2]. Dicho autómata programable se 
muestra en la figura 2.11. 
36 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
Figura 2. 11 Autómata programable Siemens SIMATIC S7-313C 2DP. 
Fuente: Texto en línea: [10] 
 
2.2.9. Interfaz Hombre Maquina (HMI). 
La sigla HMI es la abreviación en ingles de Interfaz Hombre Maquina. Los sistemas 
HMI podemos pensarlos como una “ventana” de un proceso. Esta ventana puede estar en 
dispositivos especiales como paneles de operador o en una computadora. Los sistemas HMI 
en computadoras se les conoce también como software HMI o de monitoreo y control de 
supervisión. Las señales del procesos son conducidas al HMI por medio de dispositivos 
como tarjetas de entrada/salida en la computadora, autómatas programables, RTU 
(Unidades Remotas de I/O) o DRIVE’s (Variadores de velocidad de motores). Todos estos 
dispositivos deben tener una comunicación que entienda el HMI. [11]. 
 
2.2.9.1. Tipos de HMI. 
 Desarrollos a medida. Se desarrollan en un entorno de programación grafica como 
VC++, Visual Basic, Delphi, etc. 
 Paquetes enlatados HMI. Son paquetes de programas que contemplan la mayoría de 
las funciones estándares de los sistemas SCADA. Ejemplos son: FIX, WinCC, 
Wonderware, etc.[11]. 
 
37 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
2.2.10. SCADA. 
Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) son aplicaciones 
de software, diseñadas con la finalidad de controlar y supervisar procesos a distancia. Se 
basan en la adquisición de datos de los procesos remotos. 
Se trata de una aplicación, especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores 
en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo 
(controladores autónomos, autómatas programables, etc.) y controlando el proceso de 
forma automática desde una computadora. Además, envía la información generada en el 
proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como hacia otros 
supervisores dentro de la empresa, es decir, que permite la participación de otras áreas 
como por ejemplo: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc. 
Cada uno de los ítems de SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de datos) 
involucran muchos subsistemas, por ejemplo, la adquisición de los datos puede estar a 
cargo de un autómata programable el cual toma las señales y las envía a las estaciones 
remotas usando un protocolo determinado, otra forma podría ser que una computadora 
realice la adquisición vía un hardware especializado y luego esa información la transmita 
hacia un equipo de radio vía su puerto serial, y así existen muchas otras alternativas. 
Las tareas de supervisión y control generalmente están más relacionadas con el 
programa SCADA, en él, el operador puede visualizar en la pantalla del computador de 
cada una de las estaciones remotas que conforman el sistema, los estados de ésta, las 
situaciones de alarma y tomar acciones físicas sobre algún equipo lejano, la comunicación 
se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en 
tiempo real, y están diseñados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y 
controlar dichos procesos. 
Estos sistemas actúan sobre los dispositivos instalados en la planta, como son los 
controladores, autómatas, sensores, actuadores, registradores, etc. Además permiten 
38 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 
 
controlar el proceso desde una estación remota, para ello el programa brinda una interfaz 
gráfica que muestra el comportamiento del proceso en tiempo real. 
Generalmente se vincula el programa al uso de una computadora o de un autómata 
programable, la acción de control es realizada por los controladores de campo, pero la 
comunicación